How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

Tłumaczenie: Sylwia Gliniewicz Korekta: Capa Girl

A few years ago,

Kilka lat temu,

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

wraz z koleżanką, Emmanuelle Charpentier,

I invented a new technology for editing genomes.

wynalazłam technologię edycji genomu.

Nazywa się CRISPR-Cas9.

It's called CRISPR-Cas9.

The CRISPR technology allows scientists to make changes

CRISPR-Cas9 pozwala naukowcom

to the DNA in cells

modyfikować DNA w komórkach,

that could allow us to cure genetic disease.

umożliwiając leczenie chorób genetycznych.

You might be interested to know

Pewnie was zainteresuje,

that the CRISPR technology came about through a basic research project

że technologia CRISPR powstała podczas projektu

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

badającego sposób zwalczania infekcji fagowych przez bakterie.

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

Bakterie walczą z fagami w środowisku.

and we can think about a viral infection like a ticking time bomb --

Infekcja fagowa jest jak tykająca bomba,

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

a bakteria ma kilka minut, by ją rozbroić,

before it gets destroyed.

zanim zostanie zniszczona.

So, many bacteria have in their cells an adaptive immune system called CRISPR,

Wiele bakterii ma w komórkach nabyty system immunologiczny,

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

CRISPR, który umożliwia wykrycie fagowego DNA i jego zniszczenie.

Częścią systemu CRISPR jest białko o nazwie Cas9,

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

pozwalające znaleźć, ciąć, a potem zniszczyć fagowe DNA

that's able to seek out, cut and eventually degrade viral DNA

w określony sposób.

in a specific way.

Dzięki naszym badaniom

And it was through our research

to understand the activity of this protein, Cas9,

nad działaniem białka Cas9

that we realized that we could harness its function

zrozumiałyśmy, że jego funkcje można wykorzystać

jako technologię inżynierii genetycznej,

as a genetic engineering technology --

a way for scientists to delete or insert specific bits of DNA into cells

pozwalającą wstawić lub usunąć specyficzne części DNA do komórek

with incredible precision --

z niezwykłą precyzją.

that would offer opportunities

Otwiera to drogę możliwości

to do things that really haven't been possible in the past.

które dotąd nie były wykonalne.

The CRISPR technology has already been used

Technologii CRISPR użyto już

to change the DNA in the cells of mice and monkeys,

do edycji DNA w komórkach myszy, małp

other organisms as well.

oraz innych organizmów.

Chinese scientists showed recently

Chińscy naukowcy właśnie udowodnili,

that they could even use the CRISPR technology

że CRISPR można wykorzystywać

to change genes in human embryos.

do edycji genów w ludzkich zarodkach.

Naukowcy z Filadelfii pokazali, że przy użyciu CRISPR potrafią

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

to remove the DNA of an integrated HIV virus

usunąć DNA zintegrowanego wirusa HIV

z zakażonych ludzkich komórek.

from infected human cells.

The opportunity to do this kind of genome editing

Możliwość modyfikacji genomu

also raises various ethical issues that we have to consider,

rodzi kwestie natury etycznej, które należy rozważyć,

because this technology can be employed not only in adult cells,

bo technologię można wykorzystać nie tylko w dojrzałych komórkach,

but also in the embryos of organisms,

ale także w zarodkach organizmów,

including our own species.

włączając w to gatunek ludzki.

And so, together with my colleagues,

Dlatego wspólnie z kolegami,

I've called for a global conversation about the technology that I co-invented,

zaproponowałam globalną dyskusję o technologii, której jestem współautorką,

so that we can consider all of the ethical and societal implications

by rozważyć wszystkie konsekwencje natury etycznej i społecznej,

of a technology like this.

które jej dotyczą.

Opowiem, czym jest technologia CRISPR,

What I want to do now is tell you what the CRISPR technology is,

co może zrobić,

what it can do,

where we are today

na jakim etapie jesteśmy

and why I think we need to take a prudent path forward

i dlaczego należy podchodzić ostrożnie,

in the way that we employ this technology.

do użycia tej technologii.

Kiedy fagi zakażają komórkę, wstrzykują do niej swoje DNA.

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

And in a bacterium,

U bakterii,

the CRISPR system allows that DNA to be plucked out of the virus,

system CRISPR umożliwia wyciągnięcie fagowego DNA,

and inserted in little bits into the chromosome --

insercję jego niewielkich odcinków do chromosomu,

the DNA of the bacterium.

czyli DNA bakterii.

And these integrated bits of viral DNA get inserted at a site called CRISPR.

Te zintegrowane odcinki fagowego DNA zostają włączone w obrębie CRISPR.

CRISPR to oddzielone regularnymi przerwami powtórzenia palindromiczne.

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

(Śmiech)

(Laughter)

Łamaniec językowy. Stąd skrót CRISPR.

A big mouthful -- you can see why we use the acronym CRISPR.

It's a mechanism that allows cells to record, over time,

Mechanizm umożliwia komórkom rejestrowanie, przez długi czas,

the viruses they have been exposed to.

przez jakie fagi była zaatakowana.

And importantly, those bits of DNA are passed on to the cells' progeny,

Te odcinki DNA, co ważne, są przekazywane komórkom potomnym,

so cells are protected from viruses not only in one generation,

które nie są chronione przed fagami jedynie w obrębie jednego pokolenia,

but over many generations of cells.

ale przez wiele pokoleń komórek.

This allows the cells to keep a record of infection,

W ten sposób komórki "zapamiętują" infekcję.

and as my colleague, Blake Wiedenheft, likes to say,

Blake Wiedenheft mawia, że locus CRISPR

the CRISPR locus is effectively a genetic vaccination card in cells.

to genetyczna karta szczepień w komórce.

Once those bits of DNA have been inserted into the bacterial chromosome,

Kiedy odcinki DNA zostaną włączone do chromosomu bakterii,

wtedy komórka kopiuje cząsteczkę zwaną RNA,

the cell then makes a little copy of a molecule called RNA,

which is orange in this picture,

która jest pomarańczowa na zdjęciu,

that is an exact replicate of the viral DNA.

będącą wierną kopią fagowego DNA.

RNA is a chemical cousin of DNA,

RNA to chemiczny krewniak DNA,

and it allows interaction with DNA molecules

który umożliwia interakcję z cząsteczkami DNA,

that have a matching sequence.

które mają pasującą sekwencję.

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

Te niewielkie odcinki RNA z locus CRISPR

associate -- they bind -- to protein called Cas9,

wiążą się z białkiem o nazwie Cas9,

które jest białe na zdjęciu,

which is white in the picture,

and form a complex that functions like a sentinel in the cell.

tworząc kompleks działający jak strażnik.

It searches through all of the DNA in the cell,

Przeszukuje on całe DNA komórki

to find sites that match the sequences in the bound RNAs.

w poszukiwaniu odcinków, które pasują do RNA.

And when those sites are found --

Kiedy znajdzie te odcinki,

as you can see here, the blue molecule is DNA --

widać te niebieskie cząsteczki, czyli DNA,

wtedy ten kompleks wiąże się z DNA

this complex associates with that DNA

and allows the Cas9 cleaver to cut up the viral DNA.

i umożliwia enzymowi Cas9 wycięcie fagowego DNA.

It makes a very precise break.

To bardzo dokładne cięcie.

Kompleks tnący Cas9-RNA

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

like a pair of scissors that can cut DNA --

przypomina nożyczki do cięcia DNA,

it makes a double-stranded break in the DNA helix.

ponieważ robi przerwę w podwójnej nici DNA.

And importantly, this complex is programmable,

Ten kompleks, co ważne, można zaprogramować,

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

aby rozpoznawał określone sekwencje DNA

i robił cięcie w tym miejscu DNA.

and make a break in the DNA at that site.

As I'm going to tell you now,

Chcę powiedzieć,

we recognized that that activity could be harnessed for genome engineering,

że to działanie można wykorzystać w inżynierii genomu,

to allow cells to make a very precise change to the DNA

aby umożliwić komórkom dokładne zmiany w DNA

at the site where this break was introduced.

w miejscu, gdzie dokonano cięcia.

That's sort of analogous

To analogiczne do tego,

to the way that we use a word-processing program

jak używa się edytora tekstu

to fix a typo in a document.

do poprawy błędu w dokumencie.

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

Chcemy użyć systemu CRISPR do inżynierii genomu,

is because cells have the ability to detect broken DNA

ponieważ komórki potrafią wykryć uszkodzone DNA

i je naprawić.

and repair it.

So when a plant or an animal cell detects a double-stranded break in its DNA,

Kiedy komórka roślinna lub zwierzęca wykryje przerwę w podwójnej nici DNA,

it can fix that break,

potrafi ją naprawić,

either by pasting together the ends of the broken DNA

poprzez przyłączenie końcówek uszkodzonego DNA,

with a little, tiny change in the sequence of that position,

z małą zmianą sekwencji w tym miejscu,

lub poprzez włączenie nowego odcinka DNA w miejscu uszkodzenia.

or it can repair the break by integrating a new piece of DNA at the site of the cut.

Wiedząc, jak zrobić cięcia w podwójnej nici DNA,

So if we have a way to introduce double-stranded breaks into DNA

w bardzo dokładnych miejscach,

at precise places,

we can trigger cells to repair those breaks,

można sprawić, że komórki je naprawią

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

poprzez wyłączenie lub włączenie nowej informacji genetycznej.

So if we were able to program the CRISPR technology

Jeśli użylibyśmy CRISPR

to make a break in DNA

do wykonania cięcia w DNA

at the position at or near a mutation causing cystic fibrosis, for example,

w miejscu, lub blisko, mutacji powodującej na przykład mukowiscydozę,

we could trigger cells to repair that mutation.

moglibyśmy zmusić komórki do naprawy tej mutacji.

Genome engineering is actually not new, it's been in development since the 1970s.

Inżynieria genomu nie jest nowa. Rozwija się od lat 70.

We've had technologies for sequencing DNA,

Mieliśmy technologie do sekwencjonowania DNA,

for copying DNA,

kopiowania DNA,

and even for manipulating DNA.

a nawet modyfikacji DNA.

And these technologies were very promising,

Te technologie były bardzo obiecujące,

ale ich wadą była nieskuteczność

but the problem was that they were either inefficient,

or they were difficult enough to use

albo trudność w zastosowaniu,

that most scientists had not adopted them for use in their own laboratories,

dlatego większość naukowców nie korzystała z nich w swoich laboratoriach,

or certainly for many clinical applications.

a na pewno nie w większości badań klinicznych.

So, the opportunity to take a technology like CRISPR and utilize it has appeal,

Użycie CRISPR jest kuszące

ze względu na jego względną prostotę.

because of its relative simplicity.

Starsze technologie inżynierii genetycznej

We can think of older genome engineering technologies

as similar to having to rewire your computer

przypominały zmianę kabli w komputerze

each time you want to run a new piece of software,

za każdym razem, kiedy chcielibyśmy uruchomić nowe oprogramowanie.

whereas the CRISPR technology is like software for the genome,

CRISPR natomiast to oprogramowanie dla genomu,

we can program it easily, using these little bits of RNA.

które można łatwo zaprogramować, używając niewielkich odcinków RNA.

So once a double-stranded break is made in DNA,

Po dokonaniu cięcia w podwójnej nici DNA,

we can induce repair,

można ją naprawić,

and thereby potentially achieve astounding things,

a tym samy osiągnąć niesamowite efekty,

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

takie jak usunięcie mutacji, które powodują anemię sierpowatą

or cause Huntington's Disease.

lub chorobę Huntingtona.

I actually think that the first applications of the CRISPR technology

Myślę, że początkowe zastosowania technologii CRISPR

are going to happen in the blood,

będą dotyczyły krwi,

where it's relatively easier to deliver this tool into cells,

w której łatwiej wprowadzić ją do komórek

compared to solid tissues.

w porównaniu do tkanek stałych.

Right now, a lot of the work that's going on

Wiele prowadzonych obecnie badań

applies to animal models of human disease, such as mice.

dotyczy ludzkich chorób przenoszonych na zwierzęta, jak myszy.

The technology is being used to make very precise changes

Ta technologia służy do wprowadzania bardzo dokładnych zmian,

that allow us to study the way that these changes in the cell's DNA

pozwalających zbadać sposób, w jaki zmiany w DNA komórki

affect either a tissue or, in this case, an entire organism.

wpływają na tkanki czy organizm, co ma miejcie w tym przypadku.

Now in this example,

To przykład

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

użycia technologii CRISPR do edycji genu,

by making a tiny change in the DNA

przez wprowadzenie małej zmiany w DNA,

in a gene that is responsible for the black coat color of these mice.

odpowiadającej za czarne umaszczenie myszy.

Imagine that these white mice differ from their pigmented litter-mates

Białe myszy różnią się od tych czarnych

by just a tiny change at one gene in the entire genome,

niewielką zmianą jednego genu w całym genomie,

and they're otherwise completely normal.

a poza tym są całkowicie normalne.

And when we sequence the DNA from these animals,

Kiedy sekwencjonujemy DNA tych zwierząt,

we find that the change in the DNA

odkrywamy, że modyfikacja w DNA

has occurred at exactly the place where we induced it,

została wprowadzona dokładnie tam, gdzie została zaprogramowana,

using the CRISPR technology.

używając technologii CRISPR.

Additional experiments are going on in other animals

Eksperymenty prowadzi się na innych zwierzętach,

that are useful for creating models for human disease,

które są pożyteczne w tworzeniu modeli dla ludzkich chorób,

such as monkeys.

takich jak małpy.

Możemy wykorzystać te systemy,

And here we find that we can use these systems

to test the application of this technology in particular tissues,

aby sprawdzić zastosowanie tej technologii w określonych tkankach,

for example, figuring out how to deliver the CRISPR tool into cells.

próbując odkryć, jak wprowadzić CRISPR do komórek.

We also want to understand better

Chcemy także lepiej zrozumieć,

how to control the way that DNA is repaired after it's cut,

jak kontrolować sposób naprawy DNA po dokonaniu cięcia,

jak również kontrolować jakikolwiek nieprzewidziany rezultat,

and also to figure out how to control and limit any kind of off-target,

or unintended effects of using the technology.

czy niezamierzony skutek, użycia tej technologii.

I think that we will see clinical application of this technology,

Kliniczne zastosowanie tej technologii,

certainly in adults,

na pewno w przypadku dorosłych,

zobaczymy w ciągu 10 lat.

within the next 10 years.

I think that it's likely that we will see clinical trials

Prawdopodobnie będą prowadzone badania kliniczne,

and possibly even approved therapies within that time,

a może nawet zatwierdzone terapie, w ciągu tego okresu,

which is a very exciting thing to think about.

co bardzo mnie cieszy.

Zachwyt nad tą technologią

And because of the excitement around this technology,

there's a lot of interest in start-up companies

budzi zainteresowanie start-upów,

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

które chcą skomercjalizować technologię CRISPR,

and lots of venture capitalists

i wiele inwestorów,

that have been investing in these companies.

którzy wspierają te przedsiębiorstwa.

But we have to also consider

Należy również wziąć pod uwagę,

that the CRISPR technology can be used for things like enhancement.

że CRISPR można wykorzystać do takich celów jak doskonalenie.

Imagine that we could try to engineer humans

Wyobraźmy sobie możliwość "projektowania" ludzi,

that have enhanced properties, such as stronger bones,

którzy mieliby lepsze cechy, takie jak mocniejsze kości

czy mniejszą podatność na choroby serca,

or less susceptibility to cardiovascular disease

czy nawet mieliby cechy,

or even to have properties

that we would consider maybe to be desirable,

które uważalibyśmy za bardziej pożądane,

jak np. inny kolor oczu lub wyższy wzrost.

like a different eye color or to be taller, things like that.

"Designer humans," if you will.

Innymi słowy: "człowiek na zamówienie".

Right now, the genetic information

Obecnie informacja genetyczna

to understand what types of genes would give rise to these traits

zawierająca rodzaje genów, które odpowiadają za te cechy,

is mostly not known.

jest w dużej mierze nieznana.

But it's important to know

Trzeba wiedzieć,

that the CRISPR technology gives us a tool to make such changes,

że technologia CRISPR daje narzędzie do wprowadzania takich edycji,

kiedy tylko ta wiedza stanie się dostępna.

once that knowledge becomes available.

This raises a number of ethical questions that we have to carefully consider,

To rodzi pytania natury etycznej, które należy dokładnie rozważyć

and this is why I and my colleagues have called for a global pause

i z tego powodu, razem z kolegami, poprosiłam o globalne wstrzymanie się

od używania CRISPR do edycji ludzkich zarodków,

in any clinical application of the CRISPR technology in human embryos,

to give us time

aby zyskać czas

to really consider all of the various implications of doing so.

na uwzględnienie konsekwencji takiego działania.

And actually, there is an important precedent for such a pause

Z tą decyzją wiąże się precedens,

from the 1970s,

mający miejsce w latach 70.,

when scientists got together

kiedy naukowcy

to call for a moratorium on the use of molecular cloning,

wezwali do moratorium klonowania,

until the safety of that technology could be tested carefully and validated.

dopóki bezpieczeństwo tej technologi nie zostanie przetestowane i sprawdzone.

So, genome-engineered humans are not with us yet,

Chociaż nie ma wśród nas ludzi zaprogramowanych genetycznie,

but this is no longer science fiction.

to niedługo nie będzie to science fiction.

Transgeniczne zwierzęta i rośliny są faktem.

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

Nakłada to na nas odpowiedzialność,

And this puts in front of all of us a huge responsibility,

aby dokładnie rozważyć niezamierzone konsekwencje,

to consider carefully both the unintended consequences

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

jak również zamierzone efekty, tej naukowego przełomu.

Dziękuję.

Thank you.

(Applause)

(Brawa)

(Applause ends)

(Koniec braw)

Bruno Giussani: Jennifer, this is a technology with huge consequences,

Bruno Giussani: To technologia o dużych konsekwencjach,

as you pointed out.

tak jak wspomniałaś.

Your attitude about asking for a pause or a moratorium or a quarantine

Twoja prośba o wstrzymanie się, moratorium, czy kwarantannę,

is incredibly responsible.

jest niezwykle odpowiedzialna.

There are, of course, the therapeutic results of this,

Mamy skutki lecznicze,

but then there are the un-therapeutic ones

ale także i skutki uboczne,

and they seem to be the ones gaining traction,

które zyskują rozgłos,

particularly in the media.

zwłaszcza w mediach.

This is one of the latest issues of The Economist -- "Editing humanity."

"Poprawianie ludzkości" piszą w "The Economist".

Piszą o genetycznym udoskonalaniu, a nic o zastosowaniach klinicznych.

It's all about genetic enhancement, it's not about therapeutics.

What kind of reactions did you get back in March

Jaką zareagowali w marcu

from your colleagues in the science world,

twoi koledzy ze świata nauki,

when you asked or suggested

gdy zasugerowałaś,

that we should actually pause this for a moment and think about it?

aby zatrzymać się i zastanowić przez chwilę?

Jennifer Doudna: Myślę, że moi koledzy byli właściwie zadowoleni

Jennifer Doudna: My colleagues were actually, I think, delighted

z możliwości, aby otwarcie porozmawiać.

to have the opportunity to discuss this openly.

It's interesting that as I talk to people,

To interesujące, że kiedy rozmawiam

my scientific colleagues as well as others,

z kolegami po fachu, czy innymi ludźmi,

there's a wide variety of viewpoints about this.

pojawia się szerokie spektrum poglądów.

So clearly it's a topic that needs careful consideration and discussion.

To oczywiste, że ten temat wymaga ostrożnej rozwagi i dyskusji.

BG: There's a big meeting happening in December

BG: W grudniu odbędzie się spotkanie,

that you and your colleagues are calling,

o które ty i twoi koledzy zabiegają

together with the National Academy of Sciences and others,

razem z Narodową Akademią Nauk, i innymi.

what do you hope will come out of the meeting, practically?

Co wyniknie z tego spotkania?

JD: Well, I hope that we can air the views

JD: Mam nadzieję, że publicznie wyrazimy

of many different individuals and stakeholders

poglądy wielu różnych osób i inwestorów,

who want to think about how to use this technology responsibly.

którzy chcą wykorzystywać tę technologię w odpowiedzialny sposób.

It may not be possible to come up with a consensus point of view,

Może nie dojdziemy do konsensusu,

ale powinniśmy przynajmniej zrozumieć

but I think we should at least understand

wszystkie kwestie z tym związane.

what all the issues are as we go forward.

BG: Jeden z twoich kolegów,

BG: Now, colleagues of yours,

like George Church, for example, at Harvard,

George Church z Uniwersytetu Harvarda,

they say, "Yeah, ethical issues basically are just a question of safety.

mówi: " Kwestie etyczne dotyczą jedynie bezpieczeństwa.

Prowadzimy testy na zwierzętach w laboratoriach.

We test and test and test again, in animals and in labs,

and then once we feel it's safe enough, we move on to humans."

Kiedy uznamy, że wszystko jest bezpieczne, wtedy przejdziemy do ludzi".

So that's kind of the other school of thought,

To zupełnie inna szkoła myślenia,

that we should actually use this opportunity and really go for it.

która zaleca wykorzystanie tej szansy.

Is there a possible split happening in the science community about this?

Czy spowoduje to rozłam w naukowej społeczności?

I mean, are we going to see some people holding back

Niektórzy ludzie będą przeciw

because they have ethical concerns,

ze względu na etyczne wątpliwości,

and some others just going forward

a inni pójdą naprzód,

because some countries under-regulate or don't regulate at all?

bo w niektórych krajach brakuje dobrych lub jakichkolwiek regulacji.

JD: Well, I think with any new technology, especially something like this,

JD: W przypadku każdej nowej technologii, zwłaszcza takiej jak ta,

there are going to be a variety of viewpoints,

pojawi się mnóstwo różnych opinii,

and I think that's perfectly understandable.

i myślę, że jest to w pełni zrozumiałe.

I think that in the end,

Myślę, że prędzej czy później

this technology will be used for human genome engineering,

ta technologia będzie użyta do poprawy ludzkiego genomu,

ale do tego potrzeba rozwagi i dyskusji

but I think to do that without careful consideration and discussion

of the risks and potential complications

o niebezpieczeństwach i potencjalnych komplikacjach,

would not be responsible.

inaczej byłoby to nieodpowiedzialne.

BG: There are a lot of technologies and other fields of science

BG: Wiele technologii i innych gałęzi nauki

rozwija się w niesamowitym tempie.

that are developing exponentially, pretty much like yours.

I'm thinking about artificial intelligence, autonomous robots and so on.

Mam na myśli sztuczną inteligencję, autonomiczne roboty i tak dalej.

No one seems --

Wydaje się, że nikt,

aside from autonomous warfare robots --

pomijając autonomiczne roboty pomagające ludziom,

nobody seems to have launched a similar discussion in those fields,

nie zaczął podobnej dyskusji w podobnych dziedzinach nauki,

in calling for a moratorium.

wzywając do moratorium.

Czy taka dyskusja może posłużyć za wzór w innych dziedzinach?

Do you think that your discussion may serve as a blueprint for other fields?

JD: Well, I think it's hard for scientists to get out of the laboratory.

JD: Myślę, że naukowcom jest trudno wyjść z laboratorium.

Speaking for myself,

Mówiąc za siebie,

it's a little bit uncomfortable to do that.

jest w tym coś niekomfortowego.

But I do think that being involved in the genesis of this

Zaangażowanie w powstanie technologii

really puts me and my colleagues in a position of responsibility.

obarcza mnie i moich kolegów odpowiedzialnością.

And I would say that I certainly hope that other technologies

Mam nadzieję, że inne technologie

will be considered in the same way,

będą tak samo ocenione

just as we would want to consider something that could have implications

jak chcielibyśmy ocenić coś, co może wpłynąć

in other fields besides biology.

na inne dziedziny biologii.

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

BG: Dziękuję za uczestnictwo w TED.

JD: Thank you.

JD: Dziękuję.

(Brawa)

(Applause)